[发明专利]一种基于RC4算法的图像加密方法

说明书

技术领域

本发明属于数字图像信息隐藏领域，具体涉及一种秘密信息图像加密方法。

背景技术

随着社会的不断发展，信息的传递、交流越来越频繁，保护秘密信息已成为人们共同要求。密码学的诞生在一定程度上较好的保护了秘密信息，其工作原理是使明文“变成”不可理解的文字，以达到保护秘密信息的目的。然而，随着计算机技术的发展，这种保护秘密信息的方法变的不是那么“牢不可破”。1996年在伦敦召开了第一次信息隐藏研讨会，标志着一门新的学科的诞生；从那以后信息隐藏成为了一个研究热点，研究信息隐藏的机构也越来越多。

目前，信息隐藏包括空域信息隐藏算法和变换域信息的隐藏算法。变换域算法：对宿主图像进行正交变换，通过改变变换系数来隐藏秘密信息；常用的变换域算法有：DFT(离散傅立叶变换域)、DCT(离散余弦变换域)、DWT(离散小波变换域)。空域信息隐藏算法有：LSB(最低有效位算法)、统计特征嵌入。这些算法研究主要包括：对宿主容量的研究(隐藏更多的秘密信息)、对图像的不可感知性的研究(在宿主图像中看是否隐藏信息)、对图像的鲁棒性的研究(能从宿主图像中很好的提取秘密图像)以及对图像置乱的研究(目的是为了更好的隐藏秘密图像)。这些研究中大部分是基于宿主图像的，虽然有对秘密图像做处理，比如：秘密图像的置乱，通过改变图像像素的位置，从而使秘密图像变得不可分辨，但其目的是隐藏的预处理，没有直接对秘密图像进行保护，而且秘密图像的置乱具有周期性，及经过一定次数的置乱后，它又可恢复出原图像。

通过以上理论分析，现有的算法研究虽然能较好的隐藏秘密信息，但没有很好的保护秘密信息。因此，研究一种能够保护秘密图像的算法将具有十分重要的意义。信息隐藏技术是当代研究的热点，简单的信息隐藏将不再能很好的保护秘密信息。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种能很好的保护秘密图像的基于RC4算法的图像加密方法。本发明的技术方案如下：

一种基于RC4算法的图像加密方法，所述图像包括秘密图像和宿主图像，其特征在于，包括以下步骤：

101、获取秘密图像的灰度值，并把该灰度值转化为相应的二进制数；

102、对秘密图像进行预处理，选取秘密图像的二进制图的每个二进制数的最高位，进行高位0、1置换；

103、获取宿主图像的灰度值，根据宿主图像的灰度值选取状态向量S和临时向量T；

104、根据RC4算法，由S和K计算出临时向量T，再由T和S计算出密钥流K，产生的密钥流K与步骤102预处理后的秘密图像异或，异或后的图像便是加密的秘密图像，解密时，再将异或后的图像最高位的0、1置换：最高位原来为0，把它变为1；如果是1，则变成0，便可得到加密图像的原图像。

进一步的，基于RC4算法的加密方法，其所述步骤101秘密图像的预处理的步骤如下：

步骤1-1：选取秘密图像置换的位置，由图像的八位图可知，图像的高位包含了大部分的图像信息，选取图像的最高位进行操作；

步骤1-2：综合考虑选取图像的最高位进行0、1置换，即：如果最高位是0这把它变成1，如果最高位为1这把它变成0。

进一步的，在步骤102和步骤103之间还包括密钥位数的确定步骤：

选取图像的最高三位进行加密；计算出图像的像素的个数；由像素的个数确定要加密的个数；根据加密的个数确定要加密的位数。

进一步的，所述步骤103根据宿主图像选取状态向量S和临时向量T具体包括：

从宿主图像中随机的选取几十个或者几百个数，作为一次状态向量S；

从宿主图像中随机的选取十几个或者几十个数，作为一次密钥K。

进一步的，当由状态向量S和密钥K生成密钥流后，累加计算出的密钥流的位数，并判断密钥流的位数是否满足要求，密钥流的位数要大于或等于所需的密钥流的位数。

进一步的，当满足密钥流的位数大于或等于所需的密钥流的位数后，选取秘密图像每个像素的高三位，组成一串数字；像素组成的数字与密钥流相异或；异或后得到一串新的数字，每3个数字为一组，替换异或前图像像素的高三位，至此，加密完成。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明结合密码学上的RC4算法，在传输秘密图像前，给秘密图像进行加密；攻击者在得到秘密图像时，不能简单的利用置乱的周期性来破解秘密图像。攻击者想要破解秘密图像就需要知道状态向量S和密钥K的值和长度以及密钥K的长度、密钥流k与秘密图像的哪几位异或以及进行预处理的过程。所以该发明能很好的保护秘密图像。

附图说明